JP2006300942A - Method of controlling measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、測定周波数で刻時される測定作業を有する測定器具の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a measuring instrument having a measuring operation clocked at a measuring frequency.
上記方法を用いた例としては、磁気誘導流量計の測定方法がある。磁気誘導流量計は、測定チューブを流れる媒体の流量を測定するために使用され、少なくとも一つの界磁コイルによって、前記測定チューブの縦軸に垂直な方向に延出する磁界要素を有する磁界を発生させ、媒体に誘導される電圧が2つの測定電極を介して検出される。磁気誘導流量計の基調をなす概念は、流速の測定に関して電磁誘導の原理を使用することを提案した1832年のファラディに戻る。誘導に関するファラディの法則によれば、電荷を有し、磁界内を通過する流媒体は、流れ方向に対して垂直且つ磁界に対して垂直な方向に電界強度を発生させる。磁気誘導流量計は、界磁コイルによって、流方向に垂直な方向に延出する磁界要素を有する磁界を発生させる。磁界内では、所定数の電荷を有する流媒体の量要素が、電極によって検出された測定電圧に対する量要素において生じる電界強度に貢献する。 As an example using the above method, there is a measurement method of a magnetic induction flow meter. A magnetic induction flow meter is used to measure the flow rate of a medium flowing through a measurement tube and generates a magnetic field having a magnetic field element extending in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the measurement tube by at least one field coil. And the voltage induced in the medium is detected via the two measuring electrodes. The underlying concept of the magnetic induction flowmeter goes back to 1832 Faraday, which proposed using the principle of electromagnetic induction for the measurement of flow velocity. According to Faraday's law for induction, a flowing medium that has a charge and passes through a magnetic field generates an electric field strength in a direction perpendicular to the flow direction and perpendicular to the magnetic field. The magnetic induction flowmeter generates a magnetic field having a magnetic field element extending in a direction perpendicular to the flow direction by a field coil. Within the magnetic field, the quantity element of the flow medium having a predetermined number of charges contributes to the electric field strength that occurs in the quantity element for the measured voltage detected by the electrodes.
従来の磁気誘導流量計において、前記測定電極は、流媒体との誘導型又は容量型結合にいずれかに関して設計される。磁気誘導流量計の顕著な特性は、前記測定された電圧と、前記測定注の断面にわたって平均された流媒体の速度との間、言い換えると測定された電圧と流量との間の比例関係である。 In a conventional magnetic induction flow meter, the measuring electrode is designed for either inductive or capacitive coupling with the flow medium. A prominent characteristic of a magnetic induction flow meter is the proportional relationship between the measured voltage and the velocity of the flow medium averaged over the cross section of the measuring note, in other words, the measured voltage and flow rate. .
流速の関数として測定電極で検出される測定電圧は、典型的には、数マイクロボルト及び数ミリボルトの範囲である。しかしながら、測定される電圧には、良く干渉するノイズ電圧が重なる。通常、これらのノイズ電圧は、電流計供給電力及びポンプのストローク率の周波数に関連した異なる周波数で現れる。入力回路のインピーダンスによれば、前記ノイズ電圧の大きさを数百mV程度に高くすることができる。 The measurement voltage detected at the measurement electrode as a function of flow rate is typically in the range of a few microvolts and a few millivolts. However, the noise voltage that interferes well overlaps the measured voltage. Typically, these noise voltages appear at different frequencies related to the ammeter supply power and pump stroke rate frequency. According to the impedance of the input circuit, the magnitude of the noise voltage can be increased to about several hundred mV.
それゆえに、この発明の目的は、測定器具、特に磁気誘導流量計を作動させる方法を提供し、良好なSN比を得ることである。 The object of the present invention is therefore to provide a method for operating a measuring instrument, in particular a magnetic induction flow meter, to obtain a good signal-to-noise ratio.
最初に述べられる方法に関して、上述された目的は、測定作業の間検出される測定変数を周波数分析にかけることによって、またそれによって規定された周波数に関連して測定周波数を自動的に制御することによって達成される。 With regard to the method described at the outset, the above mentioned objective is to automatically control the measurement frequency by subjecting the measurement variables detected during the measurement operation to a frequency analysis and in relation to the frequency defined thereby. Achieved by:
このように、この発明によれば、測定作業を刻時する測定周波数は、予め設定されるのではなく、検出されたノイズ周波数に関連して制御される。測定周波数を制御する方法にはいろいろある。 Thus, according to the present invention, the measurement frequency for timing the measurement operation is not set in advance, but is controlled in relation to the detected noise frequency. There are various ways to control the measurement frequency.
基本的に、本発明の好ましい実施例において実行されるように、測定周波数は、到達可能な最高SN比を有する測定信号を引き出すような方法で、制御される。これは、測定周波数が、最高に可能なSN比を有する測定信号を常に引き出せる方法において、ノイズの大きさ分布、言い換えると干渉スペクトラムに対応して連続して制御される。ここでの重要な様相は、干渉周波数がなくなるので、測定周波数が自動的に且つ即座に新しい干渉スペクトラムにシフトされ、測定周波数をよりよいSN比に導く他の値にセットすることができることに、測定機器の制御の間、干渉スペクトラムにおける即座の対応がある。 Basically, as implemented in the preferred embodiment of the present invention, the measurement frequency is controlled in such a way as to derive a measurement signal having the highest reachable signal to noise ratio. This is continuously controlled according to the noise size distribution, in other words, the interference spectrum, in a way that the measurement frequency can always extract the measurement signal with the highest possible signal-to-noise ratio. An important aspect here is that since the interference frequency is eliminated, the measurement frequency can be automatically and immediately shifted to a new interference spectrum, and the measurement frequency can be set to other values that lead to a better signal-to-noise ratio. There is an immediate response in the interference spectrum during measurement instrument control.
一般的に前記干渉スペクトラムは、ノイズレベルから明らかに立ち上がっているいくつかの主周波数を含んでいる。それ故に、本発明の好ましい実施例において、前記測定周波数は、要求されるスペクトラムの少なくとも一つの主周波数によって自動的に制御される。これは、別の方法においても達成することができる。特に、本発明の好ましい実施例において、測定周波数は、一つの要求される主周波数によって、一つの主周波数の整数倍によって、又は一つの主周波数の分数倍によって、自動的に制御される。 In general, the interference spectrum includes several main frequencies that clearly rise from the noise level. Therefore, in a preferred embodiment of the invention, the measurement frequency is automatically controlled by at least one main frequency of the required spectrum. This can also be achieved in other ways. In particular, in the preferred embodiment of the invention, the measurement frequency is automatically controlled by one required main frequency, by an integral multiple of one main frequency, or by a fractional multiple of one main frequency.
選択肢の一つとして、本発明の好ましい実施例は、測定周波数は、要求される主周波数とは別の周波数によって自動的に制御されることを提供する。この発明の他の例では、予め規定された周波数域は、測定周波数のために選択され、この場合、前記測定周波数は、最大の内部周波数分離で、要求される主周波数のいくつかによって、予め規定された周波数域の範囲内で自動的に制御される。 As an option, the preferred embodiment of the present invention provides that the measurement frequency is automatically controlled by a frequency different from the required main frequency. In another example of the invention, a predefined frequency range is selected for the measurement frequency, in which case the measurement frequency is pre-determined by some of the main frequencies required with maximum internal frequency separation. It is automatically controlled within the specified frequency range.
本質的には、獲得された振動の位相には関係なく、周波数分析を実行することが可能である。しかしながら、この発明の実施例において、周波数分析は、位相依存である。これに関して、本発明の好ましい例は、付加的に位相依存法において、好ましくは上述したように測定周波数を制御するために使用される周波数を有する獲得された振動の位相で位相をロックすることで、測定作業の刻時機構を制御する。 In essence, it is possible to perform a frequency analysis regardless of the phase of the acquired vibration. However, in an embodiment of the invention, the frequency analysis is phase dependent. In this regard, a preferred example of the present invention is additionally to lock the phase with the phase of the acquired vibration having a frequency used to control the measurement frequency as described above, preferably in a phase dependent manner. Control the clocking mechanism of the measurement work.
上述したように、この発明による方法は、磁気誘導流量計の操作に特に良く役に立つ。したがって、この発明の好ましい例は、界磁コイル及び2つの電極を有する測定チューブからなる磁気誘導流量計の形の測定機器を目指している。この場合、測定周波数で刻時される界磁コイルは、コイル駆動電流が供給され、電圧は、2つの測定電極で検出され、これによって検出された電圧は、周波数分析にかけられ、コイル駆動電流で界磁コイルに影響を与える測定周波数は、要求される周波数スペクトラムに関連して制御される。特に、本発明の実施例において、界磁コイルに変化する定電流を供給する。 As mentioned above, the method according to the invention is particularly useful for the operation of magnetic induction flow meters. Accordingly, a preferred example of the invention is aimed at a measuring instrument in the form of a magnetic induction flow meter consisting of a measuring tube having a field coil and two electrodes. In this case, the field coil clocked at the measurement frequency is supplied with a coil drive current, the voltage is detected at the two measurement electrodes, and the voltage detected thereby is subjected to frequency analysis and the coil drive current. The measurement frequency that affects the field coil is controlled in relation to the required frequency spectrum. In particular, in the embodiment of the present invention, a constant current changing to the field coil is supplied.
発明の方法が実行され、強化されるいくつかの方法がある。これに対して、添付図面を参照して、従属請求項及び本発明の実施例の下記する詳細な説明に注意を払う必要がある。 There are several ways in which the inventive method can be implemented and enhanced. On the other hand, attention should be paid to the following detailed description of the dependent claims and embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、この発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1に示される磁気誘導流量計は、そこを流れる媒体によって誘導される電圧を検出する2つの電極を有する測定チューブ1を具備する。必要な磁界は、2つの界磁コイル3によって生じる。
The magnetic induction flow meter shown in FIG. 1 comprises a
界磁電流発生器4は、界磁コイル3にコイル駆動電流を供給する。マイクロコントローラ5は、界磁電流発生器4を作動させ、予め選択された測定周波数で刻時される界磁コイル3は、変化する定電流が供給される。磁気誘導流量計n測定作業が刻時される測定周波数は、下記に記載される方法において選択される:
磁界によって流媒体に誘導される電圧は、測定電極によって検出されてプリアンプ6に供給され、そこからA/D変換器7に送られる。しかしながら、媒体に誘導された電圧に加えて、ノイズ電圧が同様に結合され、誘導された電圧と同様にプリアンプ6及びA/D変換器7を介してマイクロコントローラ5に送られる。これによって得られた値は、マイクロコントローラ5に接続されたメモリモジュール8に蓄積され、測定作業において要求される測定データを、マイクロコントローラ5の制御下で、この場合には、高速フーリエ変換(FFT)である周波数分析にかけられる。この結果、分離出力を介して出力される有効な情報信号9からなる周波数スペクトラム及び干渉スペクトラム10を生じる。
The field
The voltage induced in the flow medium by the magnetic field is detected by the measurement electrode, supplied to the
干渉スペクトラム10は、再びマイクロコントローラ5に最適化され、測定周波数を制御するのに使用される。上述した実施例において、測定周波数は、干渉スペクトラムの主周波数の一つ、好ましくは優れた干渉周波数で自動的に制御される。この場合、周波数分析は、測定作業の位相依存刻時によって、特に測定周波数が制御される方法によって主周波数を提供する振動位相を位相固定させる位相依存法において実行される。
The
その結果、寄生するノイズ電圧による重要な干渉の発生なしに、たいへん良好なSN比を提供する磁気誘導流量計を得ることができる。 As a result, a magnetic induction flow meter can be obtained that provides a very good signal-to-noise ratio without the occurrence of significant interference due to parasitic noise voltages.
1 測定チューブ
2 測定電極
3 界磁コイル
4 界磁電流発生器
5 マイクロコントローラ
6 プリアンプ
7 A/D変換器
8 メモリモジュール
9 情報信号
10 干渉スペクトラム
DESCRIPTION OF
Claims (10)
測定作業に要求される測定データは周波数分析にかけられ、前記測定周波数は、前記周波数分析によって規定された周波数スペクトルに関連して自動的に制御されることを特徴とする測定装置の制御方法。 In the control method of the measuring device in which the measurement work is clocked at the measurement frequency,
The measurement data required for the measurement operation is subjected to frequency analysis, and the measurement frequency is automatically controlled in relation to the frequency spectrum defined by the frequency analysis.
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